[发明专利]锂离子电池用层状硅/碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用层状硅/碳复合材料的制备方法，以硅纳米颗粒和碳材料为原料，采用超声分散法及真空抽滤法，其特征是利用超声分散法，控制硅纳米颗粒和碳材料的比例，将硅纳米颗粒和碳材料均匀分散到溶剂中，得到硅/碳分散液；再将上述硅/碳分散液经过真空抽滤系统抽滤处理，得到硅/碳层状材料前驱体；然后进行碳化、活化反应，得到具有层状硅/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述一种锂离子电池用层状硅/碳复合材料的制备方法，其特征是包括如下方法步骤：

1）制备硅/碳分散液，使用超声分散法，将硅纳米颗粒和碳材料均匀分散到溶剂中得到硅/碳分散液；

2）制备硅/碳层状材料前驱体，将步骤1）制备的硅/碳分散液通过真空抽滤系统，移除溶剂，经干燥后，得到层状硅/碳复合材料前驱体；

3）碳化，将2）步制备的层状硅/碳复合材料前驱体，在非氧气体条件下，通过控制升温速率，对层状硅/碳复合材料前驱体进行碳化处理，得到层状多孔硅/碳复合材料；

4）活化，将3）步碳化处理的层状多孔硅/碳复合材料，使用刻蚀液除去硅颗粒表面的二氧化硅，最终制备得到锂离子电池用层状硅/碳复合材料产品。

3.根据权利要求2所述一种锂离子电池用层状硅/碳复合材料的制备方法，其特征是步骤1）制备硅/碳分散液，是控制碳材料：硅纳米颗粒的质量比为1-5:1；控制所述硅/碳分散液的固含量浓度为2-15%。

4.根据权利要求2所述一种锂离子电池用层状硅/碳复合材料的制备方法，其特征是步骤3）碳化，是将层状硅/碳复合材料前驱体以5-10 °C/min的速度从室温加热至t₁，保持0.5-2 h，然后控制升温速率为1-10 °C/min的速度从t₁加热至t₂，保持t₂的温度条件下聚合物/硅/二氧化硅材料在非氧气体条件下，热解1-2 h；所述的温度t₁为250-450 °C，t₂为900-1000 °C。

5.根据权利要求2所述一种锂离子电池用层状硅/碳复合材料的制备方法，其特征是步骤4）活化，是指将3）步制备的层状多孔硅/碳复合材料使用刻蚀液除去硅表面的二氧化硅，控制刻蚀液的浓度5-15 wt%；处理时间0.5-2 h；处理温度为20-60 °C；所述刻蚀液为氢氟酸、氢氧化钾、氢氧化钠溶液中的任意一种。

6.根据权利要求2或3所述一种锂离子电池用层状硅/碳复合材料的制备方法，其特征是所述的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙二醇的一种或几种。

7.根据权利要求2或3所述一种锂离子电池用层状硅/碳复合材料的制备方法，其特征是所述的碳材料为氧化石墨、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管的一种或几种。

8.根据权利要求4所述一种锂离子电池用层状硅/碳复合材料的制备方法，其特征是所述非氧气体为氮气或氦气或氩气。

9.本发明制备的锂离子电池用层状硅/碳复合材料根据权利要求1或2所述的方法制备获得。